Instrumenti

Vjetroturbina – kako odabrati vjetroturbinu

Kako bi se uštedjeli na troškovima električne energije, generatori vjetra ugrađuju se u tvornice i privatne kuće. U ovom ćemo članku razmotriti glavne karakteristike, vrste i načelo rada vjetrogeneratora..

Sadržaj:

Uređaj i princip rada vjetrogeneratora

Glavne komponente vjetrogeneratora:

1. Generator – pretvarač mehaničke energije u električnu. Generator puni baterije. Što je veća brzina vjetra, baterije se brže pune.

2. Lopatice vjetroturbine – dio vjetroturbine koji je izložen sili vjetra, a zatim djeluje na osovinu generatora.

3. Jarbol – uređaj na koji su montirani generator i lopatice. Brzina i stabilnost vjetrogeneratora ovise o visini jarbola..

Dodatne komponente vjetroturbine:

1. Kontroleri – uređaj za upravljanje generatorom vjetra koji je odgovoran za smjer lopatica, značajke punjenja baterije i zaštitu generatora vjetra. Glavna funkcija regulatora je pretvaranje promjenjive energije u električnu konstantu..

2. Baterije su uređaji za skladištenje energije, koji se koriste kad nema vjetra. Druga funkcija baterije je izjednačavanje i stabiliziranje energije koju generira generator. Punjive baterije daju snagu.

3. Anemoskopi ili uređaji za mjerenje smjera vjetra – prikupljaju i obrađuju podatke o brzini, smjeru i naletima vjetra. Anemoskopi se ugrađuju na snažnije vjetroturbine dizajnirane za obradu velikih količina energije..

4. Automatski regulatori snage dizajnirani su za kombiniranje vjetroturbine, električne mreže, dizelskog generatora ili drugih izvora energije.

5. Pretvarači – uređaji za preradu istosmjerne struje u izmjeničnu, namijenjeni za rad kućanskih i električnih aparata.

Kad vjetar udari u lopatice generatora vjetra, uređaj se okreće. Tijekom rada vjetrogeneratora stvara se izmjenična struja koja ulazi u regulator i obrađuje se u istosmjernu. Jednosmjerna struja puni baterije koje pružaju električnu energiju za privatnu kuću ili veliko poduzeće. No, za rad većine električnih aparata potrebna je izmjenična jednofazna ili trofazna struja koja se stvara u pretvaraču..

Varijante korištenja vjetrogeneratora u sustavu napajanja:

  • rad vjetrenjače s baterijom u autonomnom načinu rada;
  • paralelni rad generatora vjetra na baterijama i solarnim pločama;
  • rad vjetrogeneratora s paralelnom upotrebom pomoćnog (dizel, benzinski ili plinski) generatora;
  • paralelni rad vjetrogeneratora i konvencionalne električne mreže.

Prednosti korištenja vjetroturbine:

  • dobivanje ekološki prihvatljive, sigurne i pouzdane električne energije,
  • smanjenje troškova plaćanja električne energije;
  • bešumni rad uređaja;

  • generator vjetra proizvodi najveću količinu energije u jesen ili zimi, kada je za grijanje prostora veća potražnja za električnom energijom;
  • cijena vjetrogeneratora mnogo je niža od cijene alternativnih izvora električne energije;
  • sposobnost generatora vjetra da radi paralelno s drugim izvorima električne energije;
  • mogućnost odabira snage vjetroagregata, ovisno o vrsti terena i količini potrebne električne energije;
  • mogućnost korištenja vjetroturbina na jahtama ili brodovima;
  • nakon što je jedno vrijeme proveo na vjetroturbini, električna energija osigurava se najmanje 20 godina.

Vrste vjetroturbina

Ovisno o položaju turbina, razlikuju se vjetrogeneratori:

  • okomiti tip,
  • horizontalnog tipa.

Generator vjetra okomitog tipa ima okomito postavljenu turbinu, u odnosu na površinu zemlje, i vodoravnu, naprotiv. Vertikalni generator vjetra lako hvata i najmanji povjetarac, a vodoravni je snažniji u smislu pretvorbe energije.

Vrste vertikalnih vjetroturbina:

1. Izum vertikalne vjetroturbine pripada švedskom izumitelju Savoniusu. Vertikalna vjetrenjača sastoji se od dva cilindra koji imaju okomitu os rotacije. Bez obzira na snagu i smjer vjetra, okomita vjetrenjača stalno se okreće oko svoje osi. Glavni nedostatak vertikalne vjetroturbine je nepotpuna upotreba energije vjetra. Tijekom istraživanja otkriveno je da okomita vjetroturbina koristi samo trećinu energije vjetra..

2. Vertikalna vjetrenjača s Darrieus rotorom izumljena je nekoliko desetljeća kasnije nego inače. Rotacijski generator vjetra ima dvije ili tri lopatice i rotor. Vjetroturbine s rotorom jednostavne su za proizvodnju i laku montažu. Glavni nedostatak takvog vjetrogeneratora je to što se rotor mora pokrenuti ručno..

3. Vjetroturbina s okomitom osi rotacije i sa helikoidnim rotorom – ima vrtložne lopatice. koji osiguravaju ravnomjerno okretanje vjetroturbine. Prednost: Smanjeno opterećenje ležaja, čime se povećava vijek trajanja uređaja. Nedostaci: visoki troškovi, složenost instalacije.

4. Vertikalna vjetroturbina s više rotora najučinkovitiji je uređaj za obradu energije vjetra. Ima složen rotor, koji se sastoji od velikog broja lopatica.

5. Ortogonalni generatori vjetra ne zahtijevaju veliku brzinu vjetra. Za rad takvog uređaja prikladna je brzina vjetra od 0,7 m / s. Ortogonalne okomite vjetroturbine imaju visoke tehničke karakteristike, tihu rotaciju motora i zanimljiv dizajn. Uređaj ortogonalnog vjetrogeneratora temelji se na okomitoj osi rotacije i na nekoliko lopatica koje su uklonjene s osi na određenoj udaljenosti. Unatoč velikom broju prednosti, ortogonalna vjetroturbina ima nedostatke:

  • mali nizovi usluga referentnih čvorova;
  • lopatice su masivnije od onih konvencionalnih vjetroturbina;
  • velika težina instalacije otežava ugradnju uređaja.

Horizontalne vjetroturbine imaju veću učinkovitost. Glavni nedostatak vodoravnih vjetroagregata je potreba za stalnim traženjem vjetra pomoću vremenske lopatice, koja se instalira odvojeno od uređaja..

Horizontalne vjetrogeneratore dijelimo na:

  • uređaji s jednim nožem – karakterizirani velikom brzinom rotacije, malom težinom i laganim dizajnom;
  • vjetrogeneratori dvokrakog tipa-po strukturi su slični jednokrilnim, samo se razlikuju po broju lopatica;
  • vjetroturbine s tri lopatice najveće snage oko 7 MW, smatraju se jednim od najpopularnijih među vjetrogeneratorima namijenjenim za dom;
  • generatori vjetra s više lopatica imaju od četiri do pedeset lopatica, ti se uređaji koriste za osiguravanje rada vodovodnih instalacija.

S obzirom na broj lopatica, svi vjetrogeneratori podijeljeni su na:

  • jednokrilni,
  • dvokraki,
  • trokraki,
  • više oštrica.

Prema materijalima od kojih se vjetroturbina sastoji:

  • vjetroturbine tipa jedra,
  • vjetroturbine krutog tipa, izrađene od stakloplastike ili metala.

Ovisno o nagibu elise, vjetrogeneratori se dijele na:

  • mjerni koračni uređaji,
  • uređaji s fiksnom visinom.

Generator vjetra temeljen na promjenjivom koraku ima prilično složen dizajn, ali istodobno i povećanu brzinu rotacije. Vjetroturbina s fiksnim nagibom pouzdana je i jednostavna.

Svi generatori vjetra konvencionalno su podijeljeni u dvije vrste:

  • vjetroturbine industrijskog tipa;
  • kućne vjetroturbine.

Industrijske vjetroturbine koriste se za proizvodnju velikih količina električne energije. Za izgradnju vjetroparka, koji se sastoji od nekoliko desetaka ili stotina vjetrogeneratora, potrebno je temeljito istraživanje područja koje se provodi godinu ili dvije. Industrijske vjetroturbine omogućuju vam primanje električne energije za opskrbu električnom energijom za nekoliko desetaka kuća ili određenu proizvodnju.

Generator vjetra za dom – omogućuje vam značajno smanjenje troškova električne energije i pruža neovisnost o radu opće električne mreže.

Preporuke za odabir vjetrogeneratora

1. Prije nego što odaberete generator vjetra, trebate odlučiti o snazi ​​i funkcionalnosti ovog uređaja.

2. Pažljivo proučite vrste vjetroagregata i upoznajte se s klimatskim uvjetima regije u kojoj se planira ugradnja vjetrogeneratora..

3. Odredite izlaznu snagu vjetroturbine koja izravno ovisi o snazi ​​pretvarača (pretvarača). Drugi naziv izlazne snage je vršno opterećenje – ukupnost broja uređaja koji će istodobno raditi s generatorom vjetra. Odnosno, izlazna snaga definirana je kao ukupna snaga vjetroturbine. Čak i uz rijetku, ali veliku potrošnju električne energije, trebali biste odabrati generator vjetra velikog kapaciteta. Za povećanje izlazne snage potrebno je instalirati nekoliko pretvarača.

4. Vrijeme za kontinuirani rad uređaja – određeno kapacitetom baterije, koje su ugrađene na vjetroturbinu. Po mirnom vremenu, baterije opskrbljuju sobu električnom energijom.

5. Brzina punjenja baterije određena je snagom uređaja, brzinom vjetra, visinom ugradnje i topografijom područja na kojem je instaliran generator vjetra. Što je veća snaga vjetrogeneratora, brže se pune baterije. Uz stalnu potrošnju energije ili slab vjetar, odaberite snažnije vjetroturbine. Kako bi se povećala brzina punjenja baterija, potrebno je na generator vjetra spojiti nekoliko generatora..

6. Ne biste trebali kupovati puno punjivih baterija kada je slab vjetar, jer generator vjetra neće imati vremena napuniti sve baterije. Ako baterije nisu potpuno napunjene, to dovodi do njihovog brzog kvara, pa se broj baterija treba izračunati iz potrošnje energije svih električnih uređaja u kući..

7. Da biste kupili vjetrenjaču, trebali biste obratiti pozornost na glavni faktor – generiranu energiju uređaja. Taj je kriterij naveden u tehničkim specifikacijama vjetroturbine..

8. Da biste odredili potrošnju energije u kući u kojoj će biti instalirana vjetroturbina, trebali biste pogledati račune za struju za posljednjih 12 mjeseci i prikazati minimalni, prosječni i maksimalni koeficijent potrošnje energije.

9. Uz pomoć istraživanja najbliže meteorološke postaje doznajte o prosječnoj godišnjoj brzini vjetra na predloženom mjestu za ugradnju vjetroturbine. Optimalan rad vjetroagregata osigurava vjetar od 5 m / s.

10. Bolje je instalirati vjetroturbinu kao dodatni izvor energije uparen s dizel ili benzinskim generatorom.

11. Testirajte vjetroagregat, obratite pozornost na razinu buke i potrebu za održavanjem vjetroagregata. Neke snažne vjetroturbine imaju dovoljno visoku razinu buke, što dovodi do nelagode i problema sa susjedima..

12. Prosječni vijek vjetroturbine je šest do sedam godina..

13. Bolje je dati prednost generatoru vjetra, čije su lopatice izrađene od tvrdih materijala: stakloplastike ili metala.

14. Obratite pozornost na optimalan rad vjetrogeneratora pri prosječnoj brzini vjetra, koja je tipična za regiju..

15. Generatori vjetra bez zupčanika mnogo su jednostavniji za instalaciju, jednostavni su za montažu i ne zahtijevaju dodatno održavanje, dok usmjereni, unatoč složenosti ugradnje, pružaju veću snagu i bolju kvalitetu rada vjetroturbine.

16. Ne obraćajte pažnju na takve reklamne slogane da vjetroagregat ima poboljšani dizajn, magnetsku levitaciju ili veliki kontroler, u većini slučajeva takvo oglašavanje ima za cilj dobiti više novca za običnu vjetroturbinu.

17. Prilikom kupnje vjetroturbine zatražite jamstvo i ispunjenje svih obveza proizvođača vjetrogeneratora prema kupcu. Na primjer, prisutnost pričvršćivača je skup vjetrogeneratora, koji uključuje sve komponente: pretvarače, generatore, baterije. Pri kupnji ovih uređaja od različitih proizvođača povećava se rizik od nepravilnog rada generatora vjetra..

18. Formula za izračunavanje snage vjetrogeneratora: R = 0,5 * rho * S * Sr * V3 * ng * nb. P je snaga vjetrogeneratora, rho je vrijednost oznake gustoće zraka, S je vrijednost područja bacanja rotora, Cp je koeficijent aerodinamičkog djelovanja, V je vrijednost brzine vjetra, ng je učinkovitost radijatora, nb je u prisutnosti mjenjača. Učinkovitost mjenjača.

19. Cijena generatora vjetra izravno ovisi o sljedećim čimbenicima:

  • broj lopatica,
  • napajanje baterije,
  • snaga generatora,
  • broj pretvarača,
  • materijal oštrice,
  • prisutnost reduktora,
  • nazivna snaga vjetroturbine,
  • vrsta vjetroturbine: vodoravna, okomita,
  • materijal od kojeg je jedinica izrađena,
  • dostupnost dodatnih komponenti.

Pregled proizvođača vjetroagregata

Da biste kupili generator vjetra, najprije morate izračunati snagu vjetrogeneratora i potrošenu električnu energiju. Nakon izračuna, obratite pozornost na cijenu vjetroturbine.

Prva mjesta u proizvodnji vjetroagregata zauzimaju Njemačka, Danska i Francuska. Prije nekoliko desetljeća započela je proizvodnja ruskih vjetroturbina koje u usporedbi sa stranim modelima zahtijevaju poboljšanje..

Razmotrite glavne popularne proizvođače vjetroturbina za dom:

1. AEOLOS (Danska)

Značajke AEOLOS vjetroturbina:

  • tvrtka razvija vjetroturbine više od 35 godina;
  • snaga vertikalnih vjetrogeneratora kreće se od 500 W do 500 kW;
  • snaga horizontalnih vjetroturbina – 300-10000 W;
  • opseg vjetrogeneratora: privatni sektor, poljoprivreda, opskrba sela i škola električnom energijom;
  • visoka razina proizvodnje električne energije;
  • uporaba generatora bez mjenjača osigurava visoku razinu pouzdanosti vjetroturbine;
  • niski troškovi održavanja;
  • visoka razina sigurnosti osigurana je funkcijom praćenja položaja uređaja za generiranje vjetra;
  • prisutnost elektroničkog kočnog sustava.

Tehnički podaci AEOLOS H 1kW:

  • nazivna vrijednost snage: 1 kW;
  • najveća vrijednost snage: 1,5 kW;
  • izlazni napon: 48 V;
  • karakteristika oštrica: 3 komada, materijal – stakloplastika;
  • značajke generatora: generator trofaznog magnetoelektričnog tipa, koji osigurava konstantnu struju;
  • učinkovitost: manje od 0,95;
  • jamstveni rokovi: 5 godina;
  • maksimalni broj servisnih linija: 20 godina.

2. ENERCON (Njemačka)

Osobitosti:

  • snaga vjetrogeneratora ENERCON od 330 W do 7,58 MW;
  • prisutnost generatora prstena;
  • nedostatak prijenosa;
  • sukladnost sa svjetskim standardima kvalitete: pouzdanost i trajnost.

Tehničke značajke ENERCON E80:

  • nazivna vrijednost snage: 80 kW;
  • visina tornja: 53 m;
  • vrijednost nazivne brzine vjetra: 12 m / s;
  • minimalna brzina vjetra: 3 m / s;
  • najveća brzina vjetra: 30 m / s;
  • broj oštrica: 3 komada;
  • promjer rotora: 18 m.

3. AMPAIR (UK)

Karakteristike područja primjene:

  • čamci;
  • čamci;
  • udaljeni autonomni sustavi napajanja.

Osobitosti:

  • mala veličina;
  • jednostavna instalacija;
  • mogućnost instalacije u skučenom prostoru;
  • visoka kvaliteta i pouzdanost.

Tehničke značajke Ampair 100:

  • nazivna vrijednost snage: 100 W;
  • vrijednost napona generatora: 12 W;
  • karakteristika oštrica: 6 komada;
  • potrebna brzina vjetra: od 3 m / s;
  • cijena: 2700 USD.

4. Sajamski vjetar (Belgija)

Osobitosti:

  • mogućnost korištenja u privatnoj kući, hotelu, benzinskoj pumpi, na farmi;
  • visoka razina europske kvalitete;
  • proizvodnja oštrica – belgijska;
  • podrijetlo generatora je finsko;
  • njemačka tvrtka bavi se proizvodnjom pretvarača i regulatora;
  • ispitivanje i provjeravanje svake vjetroturbine;
  • maksimalni udari vjetra 55 m / s;
  • sigurnosni sustav je potpuno automatiziran;
  • postoji pasivno aerodinamičko kočenje;
  • Vjetroturbine poštenog vjetra koriste se zajedno sa solarnim panelima;
  • širok raspon kapaciteta pomoći će vam pri odabiru vjetroturbine za svako mjesto pojedinačno.

Tehničke značajke Fair Wind F16:

  • nazivna vrijednost snage: 10 kW;
  • veličina promjera kotača za vjetar: 4 m;
  • vrijednost nazivne brzine vjetra: 15 m / s;
  • minimalna brzina vjetra: 3 m / s;
  • broj lopatica: 3 komada, izrađena od zrakoplovnog aluminija;
  • veličina promjera rotora: 18 m;
  • cijena: 20.000 dolara.

5. Fuller Wind (SAD)

Osobitosti:

  • potpuno odsustvo oštrica;
  • kompaktnost uporabe;
  • niska cijena u odnosu na klasične vjetroturbine;
  • osnova vjetrogeneratora je Tesla turbina koja se sastoji od velikog broja metalnih diskova, koji su odvojeni prstenastim odstojnicima;
  • visoka razina energetske učinkovitosti.

6. Fortiss (Nizozemska)

Osobitosti:

  • uporaba: napajanje kuća, opskrba telekomunikacijskom opremom, sustavi za pročišćavanje vode;
  • osiguravanje potpune neovisnosti o industrijskim izvorima električne energije;
  • moguća je zajednička upotreba vjetroturbina i tradicionalnih izvora energije;
  • stabilno napajanje i niži troškovi električne energije;
  • jednostavnost dizajna i jednostavnost ugradnje vjetroturbina;
  • mogućnost korištenja solarnih panela ili dizel generatora;
  • niska razina buke;
  • visoka razina sigurnosti.

Tehničke značajke Fortiss Montana 5.8:

  • karakteristike generatora: generator sinkronog magnetskog tipa;
  • najveća brzina vjetra: 55 m / s;
  • broj oštrica: 3 komada;
  • potrebna brzina vjetra: od 2,5 m / s;
  • mogućnosti kočionog sustava: mehanički, električni;
  • cijena: 20.000 dolara.